Análise do efeito da profundidade de corte

A Figura 40 mostra o perfil original da superfície (a) e a imagem 3D da superfície real (b) e da ondulação (c) medidas para a amostra com furo cônico e usinagem executada com aumento gradual da profundidade de corte (no sentido de avanço do diâmetro maior para o diâmetro menor) com n = 1.500 rpm. Nota-se um valor maior de rugosidade nas duas regiões final e inicial que mostraram sinais de maiores amplitudes. As ondulações da peça seguem as variações do sinal do deslocamento. As maiores amplitudes de vibrações provocam maior retirada de material, produzindo vales na superfície. A superposição dos movimentos de avanço com os deslocamentos da ferramenta produz marcas ao longo da peça. A distância entre elas, assim como suas inclinações, é mais acentuada para os maiores deslocamentos.

Figura 40 _{– Perfil original e a imagem 3D da superfície real e da ondulação para a} amostra com furo cônico e usinagem com aumento gradual da profundidade de corte.

A Figura 41 mostra a condição do processo da amostra com furo cônico. Neste caso a profundidade de corte aumenta gradualmente à medida que a ferramenta realiza a usinagem. Os maiores valores de ondulação na peça correspondem às maiores amplitudes de vibrações que provocam maior retirada de material, produzindo vales na superfície da peça. Considerando-se o sentido do avanço calculou-se as profundidades de corte limite onde teve-se mudança na condição de estabilidade do processo. Entre ap = 0,25 mm e ap = 0,69 mm o processo manteve-se instável e entre ap = 0,69 mm e ap = 1,88 mm o processo ficou estável e acima de ap = 1,88 mm o processo de usinagem tornou-se instável.

Nota-se que entre ap = 0,25mm e ap = 0,69 mm ocorreram vibrações provavelmente devido ao impacto inicial da ferramenta provocar vibrações livres com maiores amplitudes. Além disso, a profundidade de corte é menor que o raio de ponta da ferramenta. Neste caso a espessura do cavaco varia ao longo do comprimento de contato da aresta de corte e tende a provocar vibrações.

Figura 41 - Sinal de áudio da amostra com furo cônico e usinagem com aumento gradual da profundidade de corte.

Marcas de chatter _{Marcas de chatter} ap = 0,25 mm

A Figura 42 mostra o espectrograma do sinal de áudio para amostra com furo cônico. Nota-se frequências próximas da natural do sistema nas duas regiões em que se obteve sinais com maiores amplitudes. Na região final de usinagem onde notou-se vibrações regenerativas percebe-se uma incidência maior de harmônicos da frequência natural e com maior intensidade.

Figura 42 _{– Espectrograma do sinal de áudio para amostra com furo cônico e} usinagem com aumento gradual da profundidade de corte.

A Figura 43 mostra o perfil original da superfície (a) e a imagem 3D da superfície real (b) e da ondulação (c) medidas para a amostra com furo cônico e usinagem com diminuição gradual da profundidade de corte (no sentido de avanço do diâmetro maior para o diâmetro menor) com n = 1.500 rpm. Nota-se um valor maior de rugosidade somente na região inicial de usinagem que mostrou sinais de maiores amplitudes.

Figura 43 _{– Perfil original e a imagem 3D da superfície real e da ondulação para} amostra com furo cônico e usinagem com diminuição gradual da profundidade de corte.

A Figura 44 mostra a condição do processo da amostra com furo cônico. Neste caso a profundidade de corte diminui gradualmente à medida que a ferramenta realiza a usinagem. Os maiores valores de ondulação na peça correspondem às maiores amplitudes de vibrações que provocam maior retirada de material, produzindo vales na superfície da peça. A profundidade de corte limite calculada a partir da qual o processo tornou-se estável foi ap = 1,81 mm. No final da usinagem nota-se um valor de amplitude elevado porém não observa-se marcas de vibrações na peça.

Este valor é próximo do encontrado para a condição na qual a profundidade de corte aumentava progressivamente.

Figura 44 - Sinal de áudio da amostra com furo cônico e usinagem com diminuição gradual da profundidade de corte.

Na saída da ferramenta, a medição do microfone mostrou que o processo não foi completamente estável, porém as amplitudes das vibrações não foram suficientemente altas para deixarem marcas na superfície da peça. O fato da profundidade de corte diminuir gradualmente e não haver o impacto inicial da usinagem contribuiu para que esta condição fosse mais favorável que a anterior.

A Figura 45 mostra o espectrograma do sinal de áudio para amostra com furo cônico. Nota-se frequências próximas da natural do sistema nas duas regiões em que se obteve sinais com maiores amplitudes. Na região inicial de usinagem onde notou-se vibrações regenerativas percebe-se uma incidência maior de harmônicos da frequência natural e com maior intensidade.

Marcas de chatter

Figure 45 - Espectrograma do sinal de áudio para amostra com furo cônico e usinagem com diminuição gradual da profundidade de corte.

Os gráficos da Figura 46 mostram os espectros de áudio obtidos para o processo de corte com n = 1.500 rpm e a relação L/D = 6. Para a condição de usinagem do diâmetro maior para o diâmetro menor (a), o espectro de áudio apresenta o maior pico na freqüência de 1.021 Hz. Já para a condição de usinagem do diâmetro menor para o maior (b), ocorre um pico com a mesma magnitude em 1.020 Hz. Nas duas condições a diferença entre os picos de vibrações não é significativa.

a) Usinagem do diâmetro maior b) Usinagem do diâmetro menor para o menor para o maior

Figura 46 _{– Espectro do sinal de áudio para as amostras com furo cônico.}

Como mostrado na Figura 46 para as rotações que resultaram em cortes instáveis, a frequência de vibrações é próxima da frequência natural do sistema e a magnitude é consideravelmente maior em comparação com cortes estáveis. Os espectros das amostras com furo cônico ficaram bem parecidos por isso é importante a análise do espectrograma porque, na verdade a medida dos espectros foi geral.